Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Фемтомагнетизм и сверхбыстрое оптическое перемагничивание
Содержание
- 1. Фемтомагнетизм и сверхбыстрое оптическое перемагничивание
- 2. План доклада:Предмет изучения фемтомагнетизмаВремена в магнетизме. Теоретический
- 3. Фемтомагнетизм – раздел магнетизма, изучающий влияние фемтосекундных (10-15с)
- 4. Метод накачка-проба (pump-probe)Основной метод для изучения сверхбыстрых
- 5. Времена спиновой динамики― частота прецессии, ― период
- 6. Предельное время перемагничивания2004 годАбсолютный рекорд по времени перемагничивания. Не противоречит теории магнетизма!2,3 пикосекунды
- 7. Из презентацииР. В. Писарева, ФКС-2010
- 8. Первый экспериментЗависимость интенсивности магнитооптического сигнала Керра от
- 9. Сверхбыстрое оптическое размагничивание никеляПараметры pump:J.-Y. Bigot et
- 10. Фемтомагнетизм в антиферромагнетикахРезультат: время установления спиновой
- 11. Фемтомагнетизм в антиферромагнетиках(II)A. V. Kimel et
- 12. Фемтомагнетизм в антиферромагнетиках(III)Результат: Эффекты наблюдаются не
- 13. Сверхбыстрое оптическое перемагничиваниедо облученияпосле облученияРаспределение намагниченности в
- 14. Оптическое перемагничивание фемтосекундными импульсами K. Vahaplar, A.
- 15. Из презентации Р. В. Писарева, ФКС-2010
- 16. В чём состоит принципиальное отличие фемтосекундной накачки от наносекундной?
- 17. Различие первое – амплитудаПример: двухуровневая системаЗаселённость верхнего
- 18. Времена возбуждения S и L порядка десятки
- 19. Динамика спинов под действием мощьной оптической накачки
- 20. Различие второе – неопределённость в ширине
- 21. Спонтанное излучениеа. Простой примерΔN — число возбуждённых
- 22. Проблема стабилизации lб. Подавление осцилляций lа. Осцилляции
- 23. Проблема стабилизации lв. Модели для Vll г.
- 24. Спиновая переориентацияKurkin M.I., Bakulina N.B., Pisarev R.V.,
- 25. Различие третье – различная крутизна фронтов
- 26. Область исследований «фемтомагнетизм» сформировалась в последнее десятилетие.
- 27. Спасибо за внимание!
- 28. Скачать презентанцию
План доклада:Предмет изучения фемтомагнетизмаВремена в магнетизме. Теоретический пределТеоретическая невозможность фемтомагнетизмаЭкспериментальное наблюдение сверхбыстрой магнитной динамикиОсновные теоретические подходыНаши работы
Слайды и текст этой презентации
Слайд 2План доклада:
Предмет изучения фемтомагнетизма
Времена в магнетизме. Теоретический предел
Теоретическая невозможность фемтомагнетизма
Экспериментальное
наблюдение сверхбыстрой магнитной динамики
Слайд 3Фемтомагнетизм –
раздел магнетизма, изучающий влияние фемтосекундных (10-15с) лазерных импульсов на
магнитное состояние веществ со спиновым магнитным упорядочением.
U. Bovensiepen, Nature, 5,
401 (2009). G. Zhang, W. Hübner, E. Beaurepaire, J.-Y. Bigot, Topic Apply Physics, 83, 245, 2002
Слайд 4Метод накачка-проба (pump-probe)
Основной метод для изучения сверхбыстрых процессов .
Сверхбыстрые процессы
(ultrafast processes) – процессы, характерные времена которых составляют пико- или
фемтосекунды
Слайд 5Времена спиновой динамики
― частота прецессии,
― период прецессии,
― время
спин-решёточной релаксации.
Амплитуда магнитного поля в мощных лазерный импульсах порядка 105
Э
Слайд 6Предельное время перемагничивания
2004 год
Абсолютный рекорд по времени перемагничивания.
Не противоречит
теории магнетизма!
2,3 пикосекунды
Слайд 8Первый эксперимент
Зависимость интенсивности магнитооптического сигнала Керра от времени задержки после
импульса накачки Δt (ps)
– сигнал до накачки
–
сигнал после накачки – длительность накачки
фс – время релаксации
сигнала
E. Beaurepaire et all,
Phys. Rev. Lett. 76, (1996) 4250.
Слайд 9Сверхбыстрое оптическое
размагничивание никеля
Параметры pump:
J.-Y. Bigot et al, Nature Physics, 5,
515 (2009).
длительность τpulse = 50 фс,
флюенс Ф = (1 –
10-3) мДж/см2,λ = 798 нм.
Optic — электрооптический сигнал, соответствующий возбуждению зарядов.
Magnetic — магнитооптический сигнал, соответствующий возбуждению спинов.
Результат: Возбуждение спинов происходит во время действия pump (50 фс), как и возбуждение зарядов.
Слайд 10Фемтомагнетизм
в антиферромагнетиках
Результат: время установления спиновой температуры — 0,3 пс
время вращения L — 5 пс
период волновых колебаний — 10 псA. V. Kimel et al, Letters to Nature, 429, 850 (2004).
Параметры pump:
τpulse = 48 фс,
λ = 1200 нм.
Вещество TmFeO3 — двухподрещёточный
антиферромагнетик с переориентацией вектора
антиферромагнетизма.
Слайд 11Фемтомагнетизм
в антиферромагнетиках
(II)
A. V. Kimel et al, Nature, 435, 655
(2005).
Вещество DyFeO3 — двухподрещёточный антиферромагнетик с большим эффектом Фарадея θ
= 3 о/см. Параметры pump:
τpulse = 200 фс,
Ф = 30 мДж/см2,
λ = 1200 нм,
две циркулярные поляризации.
Результат: 1) нетепловое воздействие
(зависимость от поляризации)
2) частота осцилляций зависит от
температуры.
Слайд 12Фемтомагнетизм
в антиферромагнетиках
(III)
Результат: Эффекты наблюдаются не только для циркулярно, но
и для линейно поляризованной накачки.
A. M. Kalashnikova et al, Phys.
Rev. Lett., 99, 167505 (2007).Вещество FeBO3 — двухподрещёточный антиферромагнетик с высокой температурой Нееля TN = 348 K.
Параметры pump:
τpulse = 150 фс, Ф = (1 – 60) мДж/см2,
λ = 1000 нм,
поляризация: циркулярная и линейная
Слайд 13Сверхбыстрое оптическое перемагничивание
до облучения
после облучения
Распределение намагниченности в плёнке Gd-Fe-Co с
перпендикулярной анизотропией: до облучения (a), после облучения (b).
Из статьи
C. D. Stanciu et al. Phys. Rev. Lett. 99, 047601 (2007).τpulse = 40 фс ― длительность одного импульса,
λ = 800 нм ― длина волны
f = 1 кГц ― частота следования импульсов,
v = 30 мкм/с ― скорость сканирования,
Ф = 11,4 мДж/см2 ― флюэнс накачки.
Слайд 14Оптическое перемагничивание фемтосекундными импульсами
K. Vahaplar, A. M. Kalashnikova, A.
V. Kimel, D. Hinzke, U. Nowak, R. Chantrell, A. Tsukamoto,
A. Itoh, A. Kirilyuk, Th. Rasing Phys. Rev. Lett., 103, 117201 (2009).
Вещество Gd22Fe74,6Co3,4 — аморфная ферромагнитная плёнка толщиной 20 нм, с наведённой анизотропией.
.
Результат: намагниченность исчезает, затем восстанавливается в направлении, определяемом киральностью накачки.
Слайд 17Различие первое – амплитуда
Пример: двухуровневая система
Заселённость верхнего уровня:
Одинаковое влияние на
эту систему 10 фемтосекундного и наносекундного импульса будет при условии
Слайд 18Времена возбуждения S и L порядка десятки fs
Дополнительное взаимодействие с
электрическим полем накачки
Времена релаксации S и L порядка 10 3
fs
Слайд 19Динамика спинов под действием мощьной оптической накачки с эффективным магнитным
полем Heff = 20 T
и длительностью teff = 250
фсЧисленный анализ для объёма 30 nm × 30 × nm × 30 nm
Результат – 3 стадии релаксации:
1-ая стадия – нагрев до температуры T ≈ 1000 K (t = 0,5 пс)
2-ая стадия – остывание до T < TC (t = 10 пс)
3-ая стадия – формирование домена (t = 30 пс). Направление намагниченности домена зависит от ориентации Heff
«Нагрев» до 1000 К это не тепловой, а динамический хаос.
Слайд 20Различие второе –
неопределённость в ширине спектра накачки
Гц.
1. Неопределённость в
частоте накачки
фс.
2. Нерезонансность возбуждения
3. Время жизни возбуждённого состояния
4.
Релаксация возбуждённого состояния — спонтанное излучение.(ширина линии).
Слайд 21Спонтанное излучение
а. Простой пример
ΔN — число возбуждённых атомов,
N —
число атомов
L — хранилище исходной оптической когерентности?
Kurkin M.I., Bakulina N.B.,
Pisarev R.V., Phys. Rev. B, 78, 134430 (2008).
Слайд 22Проблема стабилизации l
б. Подавление осцилляций l
а. Осцилляции l
Kurkin M.I., Bakulina
N.B., Pisarev R.V., Phys. Rev. B, 78, 134430 (2008).
Слайд 23Проблема стабилизации l
в. Модели для Vll
г. Решение стационарного уравнения
- орбитальный ферромагнетизм
- аналог
взаимодействия квадрупольных атомных моментов (переходы m↔−m связаны с передачей углового момента к решётке)При Ω = ħG решалось уравнение
С начальным условием
Kurkin M.I., Bakulina N.B., Pisarev R.V., Phys. Rev. B, 78, 134430 (2008).
Слайд 24Спиновая переориентация
Kurkin M.I., Bakulina N.B., Pisarev R.V., Phys. Rev. B,
78, 134430 (2008).
М.И. Куркин, Н.Б. Орлова Физика низких температур, 2010,
том 36, вып. 8-9, стр. (891-901)
Слайд 25Различие третье – различная крутизна фронтов импульсов нано- и фемтосекундной
накачек
Планируется изучить влияние этого факта на магнитооптические сигналы от пробных
импульсов.
Слайд 26Область исследований «фемтомагнетизм» сформировалась в последнее десятилетие.
До сих пор
нет единого представления о природе этих явлений.
